智能小車(chē)項(xiàng)目報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院小車(chē)智能功能的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng)目設(shè)計(jì)題目：小車(chē)智能功能的實(shí)現(xiàn) 系 部：電子信息與控制工程系班 級(jí)：電 子 11201 班 組 號(hào)： 第 四 組 小 組 成 員： 陳鼎 徐成焱 毛池貴 浦東 指 導(dǎo) 教 師： 羅 德 雄 二一三年十一月二十五日目錄引言.3一、方案論證.4二、小車(chē)車(chē)體設(shè)計(jì).7三、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).81、單片機(jī)最小系統(tǒng).82、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路.9四、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).10五、 系統(tǒng)的制作、仿真與調(diào)試.14六、 總結(jié).14引言當(dāng)今世界，傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)正在飛速發(fā)展，機(jī)械、電氣和電子信息已經(jīng)不再明顯分家，自動(dòng)控制在工業(yè)領(lǐng)域中的地位已經(jīng)越來(lái)越重要，

2、“智能”這個(gè)詞現(xiàn)在也已經(jīng)成為了熱門(mén)詞匯?，F(xiàn)在國(guó)外的自動(dòng)控制盒傳感器技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高水平，特別是日本，比如日本本田制作的機(jī)器人，其仿人雙足行走已經(jīng)做的十分逼真，而且具有一定的學(xué)習(xí)能力。作為機(jī)械行業(yè)的代表產(chǎn)品汽車(chē)，其與電子信息產(chǎn)業(yè)的融合速度也顯著提高，呈現(xiàn)出兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是電子裝置占汽車(chē)整車(chē)的價(jià)值量比例逐步提高，汽車(chē)將由以機(jī)械產(chǎn)品為主向高級(jí)的機(jī)電一體化方向發(fā)展，汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)也很有可能成為依托整車(chē)制造業(yè)和用車(chē)提高配置而快速成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)；二是汽車(chē)開(kāi)始向電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，使其不僅作為一種代步工具、同時(shí)能具有交通、娛樂(lè)、辦公和通訊等多種功能。為了適應(yīng)機(jī)電一體化的發(fā)展在汽車(chē)智能化方向

3、的發(fā)展要求，提出簡(jiǎn)易智能小車(chē)的構(gòu)想，目的在于：通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)并制作一輛具有簡(jiǎn)單智能化的簡(jiǎn)易小車(chē)，獲得項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)的能力，并掌握多通道多樣化傳感器綜合控制的方法，此項(xiàng)目設(shè)計(jì)是在以自己做的小車(chē)為基礎(chǔ)上，采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)智能小車(chē)功能。一、方案論證總體方案設(shè)計(jì)： 根據(jù)題目，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下方案并進(jìn)行了綜合的比較論證，智能電動(dòng)小車(chē)系統(tǒng)由主控模塊、電源模塊、超聲波傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、蜂鳴模塊構(gòu)成。1、 主控制器模塊方案一：采用凌陽(yáng)公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。處理速度高

4、，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。本系統(tǒng)主要是進(jìn)行尋跡運(yùn)行的檢測(cè)以及電機(jī)的控制。如果單純的使用凌陽(yáng)單片機(jī)，在語(yǔ)音播報(bào)的同時(shí)小車(chē)的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡(jiǎn)潔性考慮，我們放棄了單純使用凌陽(yáng)單片機(jī)而考慮其它的方案。方案二：采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)作為主控制器。AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采

5、用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C52引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。由于89S52單片機(jī)的資源已經(jīng)可以滿足設(shè)計(jì)需要，且51單片機(jī)價(jià)格

6、上有優(yōu)勢(shì)。從方便實(shí)用不浪費(fèi)資源的角度考慮，我們選擇了方案二。2、 電源模塊由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。此模塊借用網(wǎng)絡(luò)資料。方案一： 采用10節(jié)1.5V干電池供電，電壓達(dá)到15V，經(jīng)7812穩(wěn)壓后給直流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。但干電池電量有限，使用大量的干電池給系統(tǒng)調(diào)試帶來(lái)很大的不便，因此，我們放棄了這種方案。方案二：采用3節(jié)4.2V可充電式鋰電池串聯(lián)共12.6V給直流電機(jī)供電，經(jīng)過(guò)7812的電壓變換后給支流電機(jī)供電，然后將12V電壓再次降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。鋰電池的電量比較足，并且可以充電，重復(fù)利用，

7、因此，這種方案比較可行。但鋰電池的價(jià)格過(guò)于昂貴，使用鋰電池會(huì)大大超出我們的預(yù)算，因此，我們放棄了這種方案。方案三：采用1塊充電鋰電池為直流電機(jī)供電，將12V電壓降壓、穩(wěn)壓后給單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電。充電電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。雖然充電電池的體積過(guò)于龐大，在小型電動(dòng)車(chē)上使用極為不方便，但由于我們的車(chē)體設(shè)計(jì)時(shí)留出了足夠的空間，并且充電電池的價(jià)格比較低。因此我們選擇了此方案。方案四：調(diào)試時(shí)直接用開(kāi)關(guān)電源，調(diào)到12V進(jìn)行調(diào)試。綜上考慮，我們選擇了方案四。3、超聲波傳感器模塊方案一：采用簡(jiǎn)易光電傳感器結(jié)合外圍電路探測(cè)，但實(shí)際效果并不理想，對(duì)行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性要求很高，且誤測(cè)幾

8、率較大，易受光線環(huán)境和路面介質(zhì)影響。在使用過(guò)程極易出現(xiàn)問(wèn)題，而且容易因?yàn)樵摬考斐烧麄€(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。故最終未采用該方案。方案二：采用超聲波傳感器，根據(jù)時(shí)間差可以精確地測(cè)量前方障礙物的距離，精度高，價(jià)格合理，可以通過(guò)調(diào)整軟件算法，改變小車(chē)的避障精度。并且可以控制小車(chē)與前方障礙物的距離大小來(lái)使小車(chē)做出反應(yīng)，智能化高。通過(guò)比較，我們選取第二種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)循跡。 4、 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案一：采用專用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。方

9、案二：對(duì)于直流電機(jī)用分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。因此，我們選用了方案一 。5、 顯示模塊方案一：使用液晶顯示屏顯示時(shí)間。液晶顯示屏（LCD）優(yōu)點(diǎn)是：低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫(huà)面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等。缺點(diǎn)是：液晶顯示屏是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)。編程工作量大，控制器的資源占用較多，在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶的顯示芯片，不易維護(hù)，其成本也偏高。并且本系統(tǒng)只需要顯示時(shí)間，信息量比較少，因此并不適于選用液晶顯

10、示屏。方案二：使用數(shù)碼管顯示行駛時(shí)間。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，顯示清晰，價(jià)格較低，作為時(shí)間顯示的器件性價(jià)比非常高，方便易行。決定采用數(shù)碼管顯示行駛時(shí)間。6、 蜂鳴模塊 方案一 采用普通發(fā)光二極管和蜂鳴器分別發(fā)出聲光報(bào)警，該方案雖能達(dá)到題目要求，但是蜂鳴器發(fā)出聲音刺耳，而且受到其他指示燈的影響，發(fā)光二極管報(bào)警也不夠突出。方案二 采用超高亮發(fā)光二極管和語(yǔ)音芯片ISD1730組成聲光報(bào)警，該方案避免了方案一所有缺點(diǎn)。語(yǔ)音芯片聲音清晰，超高發(fā)亮的發(fā)光二極管作用非常明顯。所以我們選擇了方案二。二、小車(chē)車(chē)體設(shè)計(jì)三、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、單片機(jī)最小系統(tǒng)采用Atmel公司的AT89S51單片機(jī)，不用燒寫(xiě)器而只用串口或

11、者并口下載線就可以往單片機(jī)中下載程序。我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中使用開(kāi)發(fā)版，方便程序的調(diào)試和整機(jī)的測(cè)試，待系統(tǒng)調(diào)試完成后，將單片機(jī)從開(kāi)發(fā)板安裝在小車(chē)底座板上方便及時(shí)調(diào)試。積木式連接還方便拆卸以便于其他項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與調(diào)試。單片機(jī)最小系統(tǒng)圖時(shí)鐘電路系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響

12、震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路，如圖所示。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由于單片機(jī)輸出的信號(hào)不僅點(diǎn)壓偏低，而且負(fù)載能力不

13、夠，不能用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)L298驅(qū)動(dòng)芯片是性能優(yōu)越的小型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片之一。它可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)二個(gè)直流電機(jī)。在46V的電壓下，可以提供2A的驅(qū)動(dòng)電流。L298還有過(guò)熱自動(dòng)關(guān)斷功能，并有反饋電流檢測(cè)功能，符合電機(jī)驅(qū)動(dòng)的需要。因此需要使用驅(qū)動(dòng)芯片L298，單片機(jī)輸出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)L298實(shí)現(xiàn)功率的放大，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。L298芯片是一種高壓，大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，其設(shè)計(jì)是為接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載的。電路原理圖如下圖所示：四、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)小車(chē)程序設(shè)計(jì)如下：#include#include uchar unsigned char#include uint unsigned intsbi

14、t moto1=P22;sbit moto2=P23;sbit moto3=P24;sbit moto4=P25;sbit k0=P30; / 暫停 開(kāi)始sbit k1=P31; / 向前 向后sbit k2=P32; / 向右轉(zhuǎn)sbit k3=P33; / 向左轉(zhuǎn)sbit k4=P34; / 加速sbit k5=P35; / 減速sbit speak=P37;sbit ENA=P26;sbit ENB=P27;uintt,temp;uintcount;void delay(uint z)uintx,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);voidint() TMOD

15、=0x01; /工作模式選擇 /中斷設(shè)置 TH0=(65536-1000)/256; /裝初值 TLO=(65536-1000)%256; /12MZ晶振，10ms P1=1; TR0=1; ET0=1; EA=0;count=20;void kg()while(k0=0&EA=1) /暫停 delay(5);if(k0=0&EA=1) EA=0;moto1=moto2=moto3=moto4=0;P1=1; while(k0=0&EA=0) /開(kāi)始 DELAY(5); IF(K0=0&EA=0) EA=1; P1=0; moto1=1;moto3=1;moto2=0;moto4=0; whi

16、le(k1=0&moto1=0) /前進(jìn) delay(5); if(k1=0&moto1=0) moto1=1; moto3=1; moto2=0; moto4=0; P1=0; while(k2=0) /右轉(zhuǎn) delay(5); if(k2=0) moto1=1; moto2=0; moto3=0; moto4=1; P1=0; while(K3=0) /左轉(zhuǎn) delay(5);if(k=3)moto=0;moto2=1;moto3=1;moto4=0;P1=0;if(k4=0) delay(5); if(k4=0) count+=10;if(count=100) count=100; wh

17、ile(!k4); /等待鍵松開(kāi) void main(void) int();while(1) kg(); void PWM()interrupt1 /定時(shí)器1pwm脈沖波的輸出TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;t+;if(t=100) t=0; /一共分成100份if(tcount) ENA=1;ENB=1; /電機(jī)導(dǎo)通階段else ENA=0;ENB=0; /電機(jī)關(guān)閉階段五、系統(tǒng)的制作、仿真與調(diào)試六、總結(jié)通過(guò)這幾周的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，我們對(duì)一些專業(yè)知識(shí)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更深的了解，同時(shí)也嘗試著去應(yīng)用自己的所掌握的知識(shí)。本次電子課程設(shè)計(jì)主要是對(duì)

18、已學(xué)習(xí)的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，單片機(jī)程序流程圖的綜合應(yīng)用，同時(shí)加上電路等知識(shí)，設(shè)計(jì)完成了利用軟件的檢測(cè)程序運(yùn)行調(diào)試。經(jīng)過(guò)幾天的奮戰(zhàn),我們感受很深。 我們第四組四個(gè)人分工合作，一塊兒討論設(shè)計(jì)了這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施步驟。在討論中發(fā)現(xiàn)不足。設(shè)計(jì)過(guò)程中深感自己在培養(yǎng)動(dòng)手能力這方面欠缺很大。同時(shí)，這次我們積極的通過(guò)上網(wǎng)查資料，查閱單片機(jī)方面書(shū)籍等資源。在我們這一組同學(xué)的共同努力下，我們圓滿完成了從項(xiàng)目設(shè)計(jì)，PPT演示文稿，單片機(jī)程序設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)作為一次鍛煉，培養(yǎng)了我們或多或少善于動(dòng)手，樂(lè)于動(dòng)手的習(xí)慣。 單片機(jī)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)不僅給我們提供了一個(gè)很好的展現(xiàn)自己所學(xué)知識(shí)的平臺(tái),又是對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的一次考核、檢驗(yàn)。 我們運(yùn)用各自在各方面的優(yōu)勢(shì)